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Die
Erfindung betrifft einen Spreizdübel
mit einem sich in einer axialen Richtung erstreckenden Dübelkörper, der
eine in axialer Richtung verlaufende Aufnahme für ein Spreizelement aufweist.
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Dübel werden
für die
Befestigung verschiedener Bauteile in einem Untergrund verwendet.
Der Dübel
wird dazu in eine im Untergrund vorgesehene Bohrung eingeschoben.
Anschließend
wird ein Spreizbereich des Dübels
aufgespreizt und der Dübel
somit in der Bohrung verklemmt. Zum Aufspreizen des Dübels werden
Spreizelemente, beispielsweise Schrauben verwendet, die in eine
Aufnahme des Dübels
eingeführt
werden und die ein Aufspreizen des zuvor erwähnten Spreizbereichs bewirken. Insbesondere
bei der Verwendung von Schraub-Spreizelementen sind an der Außenseite der
Dübel starre
Fortsätze
vorgesehen, die ein Mitdrehen des Dübels beim Eindrehen des Schraub-Spreizelements verhindern.
Diese haben allerdings den Nachteil, dass diese den Außendurchmesser
des Spreizdübels
erhöhen,
wodurch das Einschieben des Spreizdübels in die Bohrung erschwert wird.
Werden die Fortsätze
kleiner gewählt
oder der Lochdurchmesser vergrößert, ist
eine zufriedenstellende Verdrehsicherung durch die Vorsprünge nicht mehr
möglich.
Zudem kann bei der Vergrößerung des Lochdurchmessers
eine ausreichende Klemmwirkung des Spreizbereichs und somit eine
ausreichende Haltekraft des Spreizdübels nicht mehr gewährleistet
werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen einfach herzustellenden Spreizdübel günstig bereitzustellen, der
einfach zu montieren ist, eine gute Verdrehsicherung beim Einschrauben
eines Schraub-Spreizelements und eine ausreichend hohe Klemmkraft
aufweist.
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Erfindungsgemäß wird dies
mit einem Spreizdübel
gelöst,
mit einem sich in einer axialen Richtung erstreckenden Dübelkörper, der
eine in axialer Richtung verlaufende Aufnahme für ein Spreizelement aufweist,
mit im Wesentlichen axial verlaufenden Schlitzen zur Bildung von
radial elastischen Bereichen, wobei die Dübelwand im Bereich zumindest eines
Schlitzes in unbelastetem Zustand des Spreizdübels einen radial nach außen vorstehenden Klemmvorsprung
hat und die Dübelwand
radial innenseitig im Bereich des Klemmvorsprungs gegenüber dem
axial angrenzenden Innenwandbereich des Spreizdübels bündig abschließt.
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Im
unbelasteten Zustand befindet sich der Spreizdübel vor dem einschieben in
das Bohrloch und ohne aufzunehmendes Spreizelement. Durch den bündigen Übergang
der radial innenseitigen Dübelwand
im Bereich eines Schlitzes und des daran axial angrenzenden Innenwandbereiches
ist ein absatzloser Übergang
in diesem Bereich gewährleistet, was
eine Fertigung mit Werkzeugkern erst möglich macht.
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Die
Aufnahme des Spreizdübels
ist im Bereich des Klemmvorsprungs, also in den elastischen Bereichen
innenseitig absatzlos, insbesondere zylindrisch ausgebildet, während die
Klemmvorsprünge auf
der Außenseite
des Spreizdübel
von der Außenwand
vorstehen. Anders als die schon bekannten starren Fortsätze sind
die Klemmvorsprünge
aber durch die radial elastischen Bereiche in radialer Richtung
federnd nachgiebig ausgebildet. Das heißt, die Klemmvorsprünge können beim
Einschieben des Spreizdübels
in die Bohrung eines Untergrundes radial nach innen nachgeben, so
dass ein einfaches Einschieben des Spreizdübels möglich ist. Im in die Bohrung
eingeschobenen Zustand werden die elastischen Bereiche durch die
Klemmvorsprünge
radial nach innen gedrängt,
so dass die vom angrenzenden Innenwandbereich nach innen vorstehen.
Da die Klemmvorsprünge
radial nach außen
in ihre Ursprungsposition zurück
drängen,
liegen diese an der Wandung der Bohrung an und bilden somit eine
Verdrehsicherung für
den Dübel.
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Beim
Einschrauben des Spreizelements kommt dieses mit dem radial nach
innen vorstehenden elastischen Bereich in Anlage und drängt diese radial
nach außen,
wodurch bei weiterem Einschrauben die Klemmvorsprünge zwischen
Spreizelement und Wandung der Bohrung verklemmt werden, so dass
zum einen der Spreizdübel
in der Bohrung fixiert wird und zum anderen durch die erhöhte Klemmwirkung
die Verdrehsicherheit ansteigt. Weiterhin wirken die Klemmvorsprünge als
Formschluß-Element
in Hohluntergründen,
wie Hohlblocksteinen, da beim Einschrauben des Spreizelementes die
Klemmvorsprünge
hinter einen Steinbereich, z. B. Steg greifen und die Haltekraft
damit weiter erhöhen.
Die Klemmvorsprünge
erfüllen
hier also drei Funktionen: Zum einen sind diese eine Verdrehsicherung
für den
Spreizdübel,
zum anderen dienen sie als Klemmelement zur Fixierung des Spreizdübels; zudem
dienen sie als hintergreifendes Element in Hohl- bzw. Lochsteinen. Durch
eine entsprechende Anpassung der Klemmvorsprünge ist zudem eine einfache
Anpassung und Änderung
der Klemmkraft des Spreizdübels
möglich.
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Neben
der verbesserten Funktion des Spreizdübels liegt ein weiterer Vorteil
in der einfachen und kostengünstigen
Herstellung. Üblicherweise
werden solche Spreizdübel
im Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt, wobei für die Gestaltung
der Innengeometrie der Aufnahme ein Werkzeugkern verwendet wird,
der nach dem Erstarren des Kunststoffs in axialer Richtung aus der
Aufnahme herausgezogen werden. Da die elastischen Bereiche innenseitig
bündig
mit den axial angrenzenden Innenwandabschnitten der Aufnahme abschließen, ist
eine solche Fertigung auch mit dem erfindungsgemäßen Spreizdübel möglich. Würden die elastischen Bereiche
so ausgebildet, dass diese in unbelastetem Zustand nach innen vorstehen
und erst beim Einschrauben des Spreizelements nach außen gedrängt werden,
wäre eine
solche Herstellung nicht möglich, da
durch die nach innen ragenden Bereiche eine einfache Entnahme des
Werkzeugkerns nicht möglich wäre.
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Der
elastische Bereich ist vorzugsweise durch zwei am Dübelkörper vorgesehene,
sich in axialer Richtung erstreckende Schlitze gebildet, die sich in
axialer Richtung des Spreizdübels
zumindest teilweise überlappen,
wobei der Klemmvorsprung im Überlappungsbereich
dieser Schlitze angeordnet ist. Dadurch können die elastischen Bereiche
in radialer Richtung des Dübelkörpers federnd
nachgeben.
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Um
eine gleichmäßige Klemmkraft
zu bewirken und den Spreizdübel
mittig in der Bohrung zu zentrieren, sind vorzugsweise jeweils zwei
diametral gegenüberliegende,
auf gleicher axialer Höhe
liegende Klemmvorsprünge
vorgesehen. Die Klemmvorsprünge
liegen dabei zwischen zwei sich in axialer Richtung des Spreizdübels zumindest
teilweise überlappenden
Schlitzen, wobei die zu einem Klemmvorsprung gehörenden Schlitze in axialer
Richtung gesehen einen Winkel von maximal 110°, vorzugsweise maximal 90° zur Dübelmittelachse
einschließen.
Das heißt,
zwischen den radial elastischen Bereichen verbleibt ein ausreichend
breiter, starrer Bereich, der die Stabilität des Dübels gewährleistet, sodass ein problemloses
Einschieben des Dübels
möglich
ist.
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Die
Schlitze verlaufen vorzugsweise S-förmig, wodurch es möglich ist,
die elastischen Bereiche einfach in axialer Richtung hintereinander
anzuordnen. Es ist jedoch auch möglich,
andere Geometrien für
den Verlauf der Schlitze zu wählen.
So sind auch gerade Schlitze denkbar, welche um einen Winkel gegenüber der
axialen Richtung verdreht sind. Hierdurch ist es auch möglich, die
Schlitze hintereinander und dennoch überlappend auszubilden.
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Der
Spreizdübel
kann beispielsweise zumindest im Bereich des Klemmvorsprungs, vorzugsweise
axial entlang der Längserstreckung
der Aufnahme, einen ovalen Außenquerschnitt
und/oder eine ovale Aufnahme aufweisen. Der Klemmvorsprung ist in
diesem Fall vorzugsweise im Bereich einer Schmalseite des Ovals
vorgesehen. Oval im Sinne des Außenquerschnittes kann auch
sein, dass jeweils zwei gegenüberliegende
Bereiche des Schnittes auf einem Kreis liegen und diese Kreise mit
leicht unterschiedlichen Durchmessern mittels eines Übergangsbereiches
ineinander übergehen.
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Darüber hinaus
können
am Dübelkörper radial
starre Bereiche vorgesehen sein, in welchen radial vorstehende Fortsätze vorgesehen
sind, wobei die Fortsätze
insbesondere umfangsmäßig um 90° versetzt
zu den Klemmvorsprüngen
angeordnet sind. Das heißt,
zusätzlich
zu den radial elastischen Bereichen mit den Klemmvorsprüngen können herkömmliche,
radial vorstehende Fortsätze
vorgesehen sein, die eine Verdrehung des Dübels verhindern. Diese sind
z. B. um 90° versetzt
zu den Klemmvorsprüngen vorgesehen,
so dass der Dübel
durch die Fortsätze und
die Klemmvorsprünge
in zwei rechtwinkelig zueinander angeordneten Achsen in der Bohrung
zentriert und gehalten ist.
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Diese
starren Bereiche können
beispielsweise im Bereich der Schmalseiten des ovalen Querschnitts
vorgesehen sein, so dass diese beim Einschieben des Spreizdübels zuerst
mit der Bohrwandung in Anlage kommen.
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In
diesem Fall ragen die Fortsätze
beispielsweise in radialer Richtung weiter nach außen als
die Klemmvorsprünge.
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Zusätzlich können im
Bereich des Kopfes (zur Dübelspitze
entgegengesetztes Ende) Klemmvorsprünge und Fortsätze auf
derselben axialen Höhe
vorgesehen sein und vorzugsweise am Umfang abwechselnd angeordnet
sein. Dadurch wird der Spreizdübel
auf einer axialen Höhe
in zwei zueinander senkrechten Achsen in der Bohrung zentriert bzw.
geklemmt, so dass dieser besonders sicher in der Bohrung gehalten
ist.
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Um
eine Klemmwirkung über
die gesamte Länge
des Spreizdübels
zu bewirken, ist es denkbar, dass mehrere, in axialer Richtung hintereinander
angeordnete Klemmbereiche vorgesehen sind.
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Vorzugsweise
haben die Klemmvorsprünge in
radialer Ansicht im Wesentlichen die gleiche axiale und umfangsmäßige Erstreckung,
d. h. sie bilden in radialer Ansicht im wesentlichen ein Quadrat.
Die Fortsätze
können
beispielsweise langgestreckte Rippen sein.
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Weitere
Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen. In diesen zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch einen erfindungsgemäßen Spreizdübel;
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2 eine
Draufsicht auf den Spreizdübel aus 1;
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3 eine
Schnittansicht durch den Spreizdübel
aus 2 im Schnitt III-III; und
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4 eine
Darstellung der Spreizkraft des Spreizdübels aus 1 über die
Dübellängsachse.
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Der
in den 1 bis 4 dargestellte Spreizdübel 10 dient
zur Befestigung von Bauteilen in einem Untergrund. Der Spreizdübel 10 besteht
aus einem sich in einer axialen Richtung A erstreckenden Dübelkörper 11,
der eine in axialer Richtung A verlaufende Aufnahme 12 (zentrische Öffnung)
aufweist. Der Spreizdübel 10 wird
zur Montage in eine Bohrung des Untergrundes eingeführt und
in dieser durch ein hier nicht dargestelltes Spreizelement, das
in die Aufnahme 12 bewegt wird, aufgespreizt und dadurch
in der Bohrung verklemmt. Das Spreizelement ist vorzugsweise ein
Schraub-Spreizelement, das in die Aufnahme 12 des Spreizdübels 10 eingeschraubt wird.
Möglich
wäre alternativ
dazu auch die Verwendung eines Schlag-Spreizelementes.
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Der
Spreizdübel
erstreckt sich hier im Wesentlichen in einer axialen Richtung A
und hat eine Spitze 14, einen Klemmbereich 16 sowie
einen Kopf 18, wobei sich die Aufnahme 12 durch
alle drei Bereiche erstreckt. Die Spitze 14 dient dazu,
den Spreizdübel 10 beim
Einführen
in die Bohrung des Untergrundes zu zentrieren und ein einfaches
Einschieben zu ermöglichen.
Die Spitze hat dazu einen konisch zulaufenden Endabschnitt 22 sowie
mehrere in axialer Richtung A verlaufende Schlitze 24,
die ein Zusammendrücken
der Spitze 14 ermöglichen.
Der Klemmbereich 16 wird durch das Einschieben des Spreizelements
teilweise radial nach außen
gedrängt,
sodass dieser zwischen Bohrung und Spreizelement verklemmt wird
und den Spreizdübel 10 in der
Bohrung fixiert. Der Kopf 18 hat einen radial vorstehenden
Flansch 20, der als Anschlag dient und ein zu weites Einschieben
des Spreizdübels 10 in
die Bohrung und/oder das zu befestigende Bauteil verhindert.
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Der
Klemmbereich 16 hat, wie insbesondere in 1 zu
sehen ist, insgesamt sechs elastische Bereiche 26, wobei
jeweils zwei elastische Bereiche 26 bezüglich der Aufnahme 12 diametral
gegenüberliegend
angeordnet sind und jeweils drei, so gebildete Paare von elastischen
Bereiche 26 in axialer Richtung hintereinander angeordnet
sind. Die Anzahl und die Lage der elastischen Bereiche 26 kann
aber auch beliebig variiert und verändert werden. Die elastischen
Bereiche 26 sind, wie in 2 zu sehen
ist, jeweils durch zwei am Dübelkörper 11 vorgesehene S-förmige Schlitze 28 gebildet,
die sich im Wesentlichen in axialer Richtung erstrecken und einen Überlappungsbereich 30 aufweisen,
in dem die radial elastischen Bereiche 26 gebildet sind.
Durch die Schlitze 28 können
die elastischen Bereiche 26 in radialer Richtung gegenüber dem
Dübelkörper 11 nachgeben
bzw. federn.
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Auf
der Außenseite
des Spreizdübels 10 ist an
jedem der elastischen Bereiche 26 ein Klemmvorsprung 32 vorgesehen,
der, wie insbesondere in den 1 und 3 zu
sehen ist, nach außen über den Rest
des Dübelkörpers 11 vorsteht.
Radial innenseitig schließt
die Dübelwand 34 der
elastischen Bereiche 26 bündig mit dem axial angrenzenden
Innenwandbereich 36 ab (siehe 1). Das
heißt,
die Innenwand der Aufnahme 12 ist zylindrisch, ohne im unbelasteten
Zustand nach außen
verlaufende Einbuchtungen oder nach innen ragende Vorsprünge ausgebildet.
Dies ermöglicht
eine einfache Herstellung des Spreizdübels 10 im Spritzgussverfahren
mit einem Werkzeugkern, der nach dem Erhärten des Kunststoffs einfach
in axialer Richtung aus der Aufnahme 12 entnehmbar ist.
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Der
Durchmesser des Dübelkörpers 11 ist
so gewählt,
dass dieser minimal kleiner ist als die Bohrung, in die der Spreizdübel 10 eingesetzt
werden soll. Der Radius des Dübels
(in axialer Richtung gesehen) am Klemmbereichs 16 im Bereich
der Klemmvorsprünge 32 ist
allerdings größer als
der halbe Lochdurchmesser, sodass die elastischen Bereiche 26 bzw.
die Klemmvorsprünge 32 beim
Einschieben des Spreizdübels 10 in
die Bohrung von der Bohrwandung radial nach innen gedrängt werden,
wodurch die elastischen Bereiche 26 innenseitig in die Aufnahme
ausbauchen (siehe dicke, bogenförmige Linien
in 1), während
die Klemmvorsprünge 32 an
der Bohrwandung anliegen und gegen diese drücken.
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Wird
das Spreizelement in die Aufnahme 12 des Spreizdübels 10 eingedreht,
werden die radial durch die Bohrwand einwärts gedrückten elastischen Bereiche 26 durch
das Spreizelement radial nach außen gedrängt, sodass diese zwischen
Spreizelement und Bohrwandung verklemmt werden, wodurch der Spreizdübel 10 zusätzlich in
der Bohrung fixiert wird. Da die Klemmvorsprünge 32 schon in nicht
eingeschobenem Zustand des Spreizelements durch die elastischen
Bereiche 26 gegen die Bohrwandung gedrückt werden, verhindern diese
beim Eindrehen des Spreizelements ein Mitdrehen des Spreizdübels 10 in der
Bohrung. Diese Verdrehsicherung durch die Klemmvorsprünge 32 wird
im Laufe des Einschraubvorgangs des Spreizelements verstärkt, da
das Spreizelement die elastischen Bereiche 26 radial nach
außen
drängt,
wodurch die Klemmkraft der elastischen Bereiche 26 bzw.
der Klemmvorsprünge 32 erhöht wird.
Die Klemmvorsprünge 32 erfüllen hier also
drei Funktionen: Zum einen haben die Klemmvorsprünge die Funktion einer Verdrehsicherung,
die ein Mitdrehen des Spreizdübels 10 beim
Einschrauben des Spreizelements verhindern. Zum anderen dienen die
Klemmvorsprünge 32 zum
Verklemmen des Spreizdübels 10 in
der Bohrung. Weiterhin dienen die Klemmvorsprünge 32 insbesondere
bei der Verwendung in Hohlblocksteinen als hintergreifende Formschluß-Elemente.
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Anders
als bei starren Vorsprüngen,
die üblicherweise
verwendet werden, um eine Verdrehsicherung des Spreizdübels 10 zu
bewirken, können
die hier gezeigten Klemmvorsprünge 32 bzw.
die elastischen Bereiche 26 in radialer Richtung nachgeben, sodass
sie beim Einschieben des Spreizdübels 10 zurückfedern
können,
wodurch ein einfaches Einschieben des Spreizdübels möglich ist. Die Haltekraft der
Klemmvorsprünge 32 steigt
erst beim Einschieben des Spreizelements an, sodass gegebenenfalls eine
Entnahme und Neuausrichtung des Spreizdübels 10 nach dem Einschieben
möglich
ist. Durch eine individuelle Anpassung bzw. eine entsprechende Geometrie
der Klemmvorsprünge 32 ist
zudem eine individuelle Anpassung der Klemmkraft des Spreizdübels möglich.
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Wie
in 3 zu sehen ist, hat der Spreizdübel 10 im
Klemmbereich 16 einen ovalen Außenquerschnitt sowie einen
ovalen Querschnitt der Aufnahme 12, wobei die elastischen
Bereiche 26 an den Schmalseiten des Ovals vorgesehen sind.
An den Längsseiten
des Querschnitts sind hier, wie insbesondere in den 2 und 3 zu
sehen ist, zusätzliche
starre Fortsätze 38 vorgesehen.
Diese sind gegenüber
den Klemmvorsprüngen 32 am
Umfang um 90° versetzt
und hier als in axialer Richtung A verlaufende Rippen ausgebildet.
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Die
in axialer Richtung gesehene Außenabmessung
des Dübels
an der Längsachse
des Ovals (vertikale Abmessung in 3) ist hier
größer als
der Durchmesser der Bohrung, in die der Spreizdübel eingesetzt werden soll.
Wie insbesondere in 3 zu sehen ist, kann der Spreizdübel 10 in
Richtung der Längsachse
durch die Schlitze 28 zusammengedrückt werden, so dass der Spreizdübel 10 auch
auf dieser Achse soweit zusammengedrückt werden kann, dass er in
die Bohrung eingeschoben werden kann.
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Auch
der Abstand der zwei gegenüberliegenden
Klemmvorsprünge 32 ist
größer gewählt als der
Durchmesser der Bohrung. Der Spreizdübel liegt also in eingeschobenem
Zustand sowohl mit den Klemmvorsprüngen 32 als auch mit
den starren Fortsätzen 38 an
der Bohrwandung an, so dass der Spreizdübel 10 in zwei zueinander
senkrechten Achsen geklemmt und zentriert ist.
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Zu
jedem Klemmvorsprung 32 gehören ihn umfangsmäßig begrenzende,
eigene Schlitze 28. Die einem Vorsprung 32 zugeordneten
Schlitze 28 schließen
in Schnittansicht gemäß 3 gesehen
einen Winkel α von
maximal 110°,
insbesondere maximal 90° ein,
wobei der Winkel α zur
Dübelmittelachse bezogen
ist und die schmalste Stelle des elastischen Bereichs 32 am
Außenumfang
zur Winkelbestimmung herangezogen wird.
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In
radialer Ansicht gemäß 2 hat
der Vorsprung 32 etwa dieselbe axiale und umfangsmäßige Erstreckung,
so dass sich eine Art quadratische Fläche ergibt.
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Beim
Einschrauben des Spreizelements kommt dieses aufgrund des ovalen
Querschnitts der Aufnahme 12 zuerst an den Schmalseiten
des Querschnitts, also an den elastischen Bereichen 26 in
Anlage und drängt
diese nach außen,
so dass diese den Spreizdübel 10 verklemmen.
Bei einem weiteren Einschrauben kann zwar auch eine Klemmkraft auf
die Fortsätze 38 ausgeübt werden,
die Fixierung des Spreizdübels 10 erfolgt
aber überwiegend über die Klemmvorsprünge 32.
Durch eine entsprechende Dimensionierung der Klemmvorsprünge 32 kann
die Haltekraft des Dübels
auch individuell angepasst werden. Ebenso kann die Form, Größe und Position der
Klemmvorsprünge
individuell angepasst werden.
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Da
hier mehrere in axialer Richtung hintereinander angeordnete Klemmvorsprünge 32 bzw. elastische
Bereiche 26 vorgesehen sind, ist über die gesamte Länge des
Spreizbereichs eine Klemmung des Spreizdübels mit einigen Klemmkraftspitzen
sichergestellt (siehe auch 4). Zudem
ist so auch, beispielsweise bei Hohlblocksteinen, eine ausreichende
Klemmwirkung des Spreizdübels 10 gewährleistet.
Abweichend von der hier dargestellten Ausführungsform ist es auch denkbar,
dass die Klemmvorsprünge 32 bzw.
die elastischen Bereiche 26 in radialer Richtung versetzt
am Spreizdübel 10 vorgesehen
sind.